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浅谈5G移动通信及其关键技术

作者:机械网
文章来源:本站

  1、5G的概述

   5G是第五代移动通信标准的简称。随着4G进入规模商用阶段,面向2020年及未来的第五代移动通信(5G)已成为全球研发热点。在当前不断发展的移动互联网、物联网业物需求共同推动下,要求5G具备成本低、低能耗、安全可靠的特点,同时与传统的4G移动通信相比,5G具有更高的速率、更宽的带宽、更多的设备连接和更低的延时,网速比4G提高10倍左右,只需要几秒就能下载一部电影。5G将使移动通信提升到一个更高层面,给用户带来最佳的交互体验,极大地增强了人与物、物与物的广泛互联,将带来更海量的设备连接,为智慧城市、智能家居、无人驾驶、智慧医疗、智能电网工控等应用带来爆炸式的增长。

   当前,5G已经成为世界各国研发的焦点。中国、美国、韩国、欧盟、朝鲜和日本等国家、地区和组织纷纷加速5G布局,凝聚力量,积极开展5G相关研究和标准化工作,试图在5G到来之际,引领整个信息产业的再一次高速发展。

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  2、5G的特点

  传输速率(transmission rat)

   5G通信系统的数据传输速率的相比于上一代的4G通信系统,5G的数据速率要求提高10倍以上。值得指出的是,5G将会大大改善峰值速率(Peak rate),即指的是所有条件最好的情况下,用户能够达到的最大速率。

   这里要提一下,经常有些厂商会宣称自己的蜂窝网可以实现上百兆、千兆的最高速率,但这是有前提要求的

  a. 此小区里就你一个用户(也即是只有你一个人接入了该基站);

  b. 人品极好,即传输信道状况极好、信号传输完全没赶人的时候。

  这时候速率就有希望甚至达到10Gbps的传输速率。

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  延迟(latency)

   现有的4G系统的往返延迟是15ms,虽然4G的15ms相对于绝大多数用户场景而言,已经是足够用了。但是随着科技的日益发展,比如远程手术、车联网、自动控制,往往就需要比4G更低的延迟要求。为此,迫切需要5G带来改善。

  连接数

   5G通信系统需要更强的链接能力,能够同时接入更多的用户。5G通信技术的发展,单一蜂窝肯定能够实现超过1000个低传输速率设备的的高速连接,带来更便捷的使用,在大型密集场所也能体验高速网络带来的快感。

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  低功耗

   5G要支持大规模物联网的应用,就必须要具备有功耗性能。所有物联网产品都需要通信与能源,虽然今天通信可以通过多种手段实现,但是能源的供应只能靠电池。通信过程若消耗大量的能量,就很难让物联网产品被用户广泛接受。如果能把功耗降下来,让大部分物联网产品一周充一次电,甚或一个月充一次电,就能大大改善用户体验,促进物联网产品的快速普及。

  3、5G的关键技术

  1、同时同频全双工技术

   所谓的同时同频全双工技术,指的就是指在同一个channel上,在发送信号的同时也接收信号,实现两个方向的同时操作,该技术被认为是一项有效提高频谱效率的技术。现有4G网络通信系统中还不可以实现同时同频的全双工通信,对比传统的时分双工(TDD)和频分双工(FDD)而言,因为二者并不兼容,因此在理论上浪费了一半的资源,但同时同频全双工技术可以将频谱效率提高一倍。

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  2、超密集组网技术

   未来的5G移动通信正朝着多元化的方向发展,5G移动通信所能需的移动数据流量将会呈爆炸式的增长,超密集组网技术将会成为5G移动通信提高数据流量的关键技术。该技术具有较高的网络密集程度,主要包含以下两方面内容:①在宏基站的外部设置很多的天线,这样就可以进一步的拓宽室外空间;②需要在室外布置很多的密集网络。这些密集组网所能产生的信噪比增益将会更加的客观,同时此方面也是密集组网充分发挥其作用的核心,超密集组网技术的应用可以增加5G移动通信的优势,提高其灵活性,增加其覆盖面积。

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  3、大规模天线阵列技术

   所谓的大规模天线阵列技术,就是使用有源天线作为阵列天线的技术。从LTE的MIMO天线到5G大规模的阵列天线发展。有源阵列天线的引入使天线阵列从2维演变成3维阵列,支持多用户稳定传输,同时减少用户之间的干扰,提高其天线的覆盖能力面积以及性能。

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  4、新型网络架构技术

   在人们对于网络要求不断改变的过程中,5G移动通信中的新型网络架构技术就是因为未来可能产生的业务需要所出现的技术,此技术在应用中具有低时延以及低成本等多项优点。在此技术中,云架构是主要的入网架构,相关人员将对云架构进行研究。

  5、多载波技术

   由于现阶段的OFDM技术在大范围空白频谱方面的能力还比较弱,所以就对移动通信的传输速率造成了一定的限制,而多载波技术的应用确很好的解决了这个问题,在该技术中,发送端采用合成滤波器租来调制多载波,接受端采用分析滤波器来调制多载波。并把高速的串行数据编程几个低速的并行的低速数据流,然后调制到每个子信道上进行传输,即利用这些子数据分别取调制若干个载波,这个技术可以有效的控制载波间的相互干扰,提升了抗干扰性。

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  4、5G 移动通信技术的未来发展趋势

   4G和3G相比,带宽更宽,传输速率更高,视频质量更清晰,上网体验更佳。4G是一个时代发展的过程,而5G技术的出现则是为了万物互联而生的,和其它的网络技术相比,5G有更好的容量,更低的传输延时,更极致的传输速率,会给用户带来前所唯有的上网体验。5G的覆盖下使非常广泛的,5G技术相比较4G来说,5G支持的设备比4G可支持的设备多十倍,而且有着更低的功耗,这恰恰给物联网提供了一个最佳的技术平台。5G是一个高效的,大连接,低功效的革命性的体系,不是单纯的提高速率。在技术不断地改革情况下,网络,业务,和管控都会发生变化,这样产业也会发生改变,这场变革会带来什么样的改变,我们都不会知道。总而言之,5G-未来可期!

  5、结语

   总而言之,移动通信技术不光是人和人之间的传递,还可以是物与物之间的传递,这样可以使人和物通信的需求。目前我国已经在加紧布局5G的研究力度,并正在推进5G项目产业的发展,对5G移动通信进行了更多的研究,我们可以相信,随着5G移动通信的不断普及,5G必然会对我们的生活带来更佳的体验。

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